Ионная связь
Свойства ионной связи. Электроны в ионных соединениях в высшей степени локализованы, т.е. принадлежат одному из атомов. В отличие от ковалентной связи ионная связь ненаправлена, так как силовое поле ионов равномерно распределяется во всех направлениях.
Ионная связь теоретически ненасыщаема, так как энергетически выгодно, когда каждый ион окружен максимальным числом ионов противоположного знака. Однако из-за отталкивания одноименных ионов устойчивость системы достигается лишь при определенной взаимной координации ионов, характеризуемой координационным числом. При нормальных условиях ионные соединения представляют собою кристаллические вещества. В узлах кристаллической решетки ионных соединений в определенной последовательности чередуются катионы и анионы. Каждый катион оказывается окруженным определенным количеством анионов и наоборот.
Рис. 18 Структура кристаллов NaCl и CsCl
Рис. 19 Взаимная координация ионов в кристаллах NaCl (а) и CsCl (б)
Следует заметить, однако, что вследствие волновой природы электрона полное разделение зарядов невозможно. Поэтому даже в таком ионном соединении, как СsF, доля ионной связи составляет 96%. Большую роль играет и поляризация ионов, благодаря чему связь становится менее полярной.
При стандартных условиях соединения с ионными связями существуют в виде твердых кристаллических тел. В ионных кристаллах нет отдельных молекул.
В растворах ионных соединений нет молекул. При растворении в полярных растворителях (вода, спирты и т.п.) ионные соединения полностью диссоциируют, а в неполярных (ССl4, С6Н6 и т.п.) – они обычно нерастворимы. Ионные молекулы можно обнаружить только в парах ионных соединений, при этом помимо молекул в парах обнаруживаются различные частицы – ассоциаты из нескольких молекул, а также простые и сложные ионы. Например, в парах хлорида натрия кроме молекул NаСl присутствуют такие частицы: (NаСl)2, (NаСl)3, Nа2Сl+, NаСl2–.
Соединения с ионными кристаллическими решетками имеютвысокие температуры плавления и кипения. Многие ионные кристаллы относятся к классу диэлектриков. При стандартных условиях их электропроводность на десятки порядков ниже, чем у металлов. С ростом температуры наблюдается увеличение электропроводности.